(57)【要約】【課題】燃料電池に液体を循環させるポンプの消費電力を大きくすることなく、且つ、ポンプの耐久寿命を短くすることなく、液体の循環異常の誤診断を防止する。【解決手段】圧力センサ１１が、燃料電池１に循環される冷却液の圧力を検出し、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８がそれぞれ、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇを検出し、診断圧力閾値補正手段１９が、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇに応じて診断圧力閾値を補正し、冷却液循環異常診断手段２０が、圧力センサ１１により検出された冷却液の圧力と診断圧力閾値補正手段１９によって補正された診断圧力閾値とを比較することにより冷却液が正常に循環しているか否かを診断する。【選択図】図１
2006101572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、燃料電池に液体を循環させるポンプを備える燃料電池システムであって、
前記燃料電池に循環される液体の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された液体の圧力と診断圧力閾値とを比較することにより液体が正常に循環しているか否かを診断する液体循環異常診断手段と、
前記車両に対する重力加速度を検出する重力加速度検出手段と、
前記重力加速度検出手段により検出された重力加速度に応じて前記診断圧力閾値を補正する診断圧力閾値補正手段と
を備えることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池システムであって、
前記重力加速度検出手段は、前記車両の前後方向、横方向、及び上下方向の重力加速度のうちの少なくとも一つを検出することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度を検出する車速検出手段を備え、
前記重力加速度検出手段は、前記車速検出手段により検出された車両の速度の差分値を用いて車両の前後方向の重力加速度を演算することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項４】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記車両を駆動する車両駆動モータの電流値を検出する電流検出手段とを備え、
前記重力加速度検出手段は、前記車速検出手段により検出された車両の速度と前記電流検出手段により検出された電流値とから車両の前後方向の重力加速度を推定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項５】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、
前記重力加速度検出手段は、前記アクセル開度検出手段により検出された車両のアクセル開度から車両の前後方向の重力加速度を推定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項６】
請求項２に記載の燃料電池システムであって、
前記車両のブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧検出手段を備え、
前記重力加速度検出手段は、前記ブレーキ液圧検出手段により検出された車両のブレーキ液圧から車両の前後方向の重力加速度を推定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項７】
請求項６項に記載の燃料電池システムであって、
前記車両のブレーキペダルの操作を検出するブレーキ操作検出手段を備え、
前記重力加速度検出手段は、前記ブレーキ操作検出手段によりブレーキペダルの操作が検出されるのに応じて、車両の前後方向の重力加速度を推定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項８】
請求項２乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記車両の操舵角を検出する操舵角検出手段とを備え、
前記重力加速度検出手段は、前記車速検出手段により検出された車両の速度と前記操舵角検出手段により検出された車両の操舵角とを用いて車両の横方向の重力加速度を演算することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項９】
請求項２乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記車両の左右の車輪速を検出する車輪速検出手段とを備え、
前記重力加速度検出手段は、前記車速検出手段により検出された車両の速度と前記車輪速検出手段により検出された左右の車輪速の差分値とを用いて車両の横方向の重力加速度を演算することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１０】
請求項２乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記車両が走行している道路の曲率を検出する曲率検出手段とを備え、
前記重力加速度検出手段は、前記車速検出手段により検出された車両の速度と前記曲率検出手段により検出された曲率を用いて車両の横方向の重力加速度を演算することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１１】
請求項２乃至請求項１０のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
前記車両が走行している道路の勾配変化を検出する勾配変化検出手段とを備え、
前記重力加速度検出手段は、前記車速検出手段により検出された車両の速度と前記勾配変化検出手段により検出された勾配変化から車両の上下方向の重力加速度を推定することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記液体循環異常診断手段は、前記重力加速度検出手段により検出された重力加速度が所定値以上である場合、液体が正常に循環しているか否かの診断を中断することを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１２のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記診断圧力閾値は、前記ポンプの回転数、ポンプの駆動電力、若しくは液体流量に応じた診断圧力閾値、又は、最低液体流量時の診断圧力閾値であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記液体は、前記燃料電池を冷却するための冷却液であることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１３のうち、いずれか１項に記載の燃料電池システムであって、
前記液体は、前記燃料電池を加湿するための純水であることを特徴とする燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池システムに関し、より詳しくは、冷却液や純水等の液体を燃料電池に循環させるポンプの消費電力を大きくしたり、ポンプの耐久寿命を短くしたりすることなく、液体の循環異常が生じたと誤診断することを防止するための技術に係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料ガスと酸化剤ガスの供給を受けて発電する燃料電池を備え、燃料電池が発電した電力を車両の駆動力として利用する燃料電池システムが知られている。そして、このような燃料電池システムでは、ラジエータを経由するラジエータ流路を流れる冷却液の流量とラジエータを迂回するバイパス流路を流れる冷却液の流量を三方弁の開度を調整することによって制御することにより、燃料電池に循環される冷却液の温度を制御し、燃料電池の温度を調整している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、このような従来までの燃料電池システムの中には、燃料電池に循環される冷却液の流量とその圧力とに基づいて冷却液の循環異常を判断することにより、燃料電池の寿命低下限界温度を超える前に出力制限等の異常制御を行い、燃料電池の寿命低下を回避しようとしているものがある（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００２−８３６２２号公報（図１を参照）
【特許文献２】特開２００２−１８４４３５号公報（図２を参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に、燃料電池に循環される冷却液の圧力は、流量が一定な状態であっても、車両の加減速時に発生する車両前後方向の重力加速度（以下、本明細書中では“車両前後Ｇ”と表記），車両がカーブ路を走行している際に発生する車両横方向の重力加速度（以下、本明細書中では“車両横Ｇ”と表記），及び車両が上り坂と下り坂の変わり目を通過した際に発生する車両上下方向の重力加速度（以下、本明細書中では“車両上下Ｇ”と表記）によって変動する。
【０００５】
このため、従来までの燃料電池システムによれば、冷却液の圧力が上記のような要因によって変動したのにも係わらず、冷却液の圧力が所定の診断圧力閾値より低くなるのに応じて、冷却液の循環異常が生じたと誤診断することがあった。なお、このような問題を解決するために、冷却液の最低流量を大きく設定して冷却液の圧力が診断圧力閾値より高くなるようにする方法も考えられるが、この方法によれば、上記のような誤診断を防止することはできるようになるが、燃料電池に冷却液を循環させるポンプの消費電力が大きくなり、ポンプの耐久寿命が短くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料電池に液体を循環させるポンプの消費電力を大きくしたり、ポンプの耐久寿命を短くしたりすることなく、液体の循環異常が生じたと誤診断することを防止可能な燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明に係る燃料電池システムは、液体の圧力と診断圧力閾値とを比較することにより液体が正常に循環しているか否かを診断する液体循環異常診断手段と、車両に対する重力加速度を検出する重力加速度検出手段と、重力加速度検出手段により検出された重力加速度に応じて診断圧力閾値を補正する診断圧力閾値補正手段とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る燃料電池システムによれば、液体の循環異常診断の際に用いる診断圧力閾値を車両に対する重力加速度に応じて補正するので、燃料電池に液体を循環させるポンプの消費電力を高くしたり、ポンプの耐久寿命を短くしたりすることなく、液体の循環異常が生じたと誤診断することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明は、車両に搭載され、燃料電池に冷却液を循環させることにより燃料電池を冷却する燃料電池システムに適用することができる。以下、図面を参照して、本発明の第１乃至第６の実施形態となる燃料電池システムの構成と動作について説明する。なお、本発明は、燃料電池に液体を循環させるシステムであればどのようなシステムにも適用することができ、例えば、燃料電池に純水を循環させることにより燃料電池を加湿するシステムに適用することができる。
【実施例１】
【００１０】
〔燃料電池システムの構成〕
始めに、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムは、図１に示すように、水素ガス及び空気を利用して発電する燃料電池１を備える。なお、この実施形態では、燃料電池１は、固体高分子型燃料電池により構成され、そのアノード（水素極）及びカソード（酸素極）における電気化学反応及び燃料電池全体としての反応は、以下に示す式（１）〜（３）による。
【００１２】
〔化１〕
〔アノード〕  Ｈ2 →  ２Ｈ+  ＋２ｅ-               …（１）
〔カソード〕  1/2 Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ-  → Ｈ2Ｏ     …（２）
〔全体〕      Ｈ2 ＋1/2 Ｏ2     → Ｈ2Ｏ           …（３）
〔冷却系の構成〕
また、この燃料電池システムは、冷却液配管２ａを介して冷却液を燃料電池１に圧送するポンプ３と、冷却液配管２ｂを介して燃料電池１から排出された冷却液をラジエータ側配管２ｃとバイパス配管２ｄとの間で分流させる三方弁４と、ラジエータ側配管２ｃに設けられた冷却液を冷却するためのラジエータ本体とラジエータファンから成るラジエータ５とを有する冷却系を備える。そして、この冷却系は、三方弁４の開度及びポンプ３の回転数を制御することにより燃料電池１に循環される冷却液の温度と圧力を調整することにより、燃料電池１の温度を調整する。なお、この実施形態では、ラジエータ本体のみを動作させることにより冷却液を冷却するが、冷却液を所望の温度まで冷却することがラジエータ本体のみでは困難な場合には、ラジエータファンも動作させることが望ましい。
【００１３】
〔制御系の構成〕
また、上記燃料電池システムは、冷却液配管２ａから燃料電池１に供給される冷却液の圧力及び温度を検出する圧力センサ１１及び温度センサ１２と、燃料電池１からの取出電力に従って燃料電池１に供給する冷却液の目標流量を算出する冷却液目標流量生成手段１３と、温度センサ１２により検出された冷却液の温度と目標冷却液温度に従って三方弁４の目標開度を算出し、算出された目標開度になるように三方弁４の開度を制御する三方弁制御手段１４と、冷却液目標流量生成手段１３により算出された目標流量になるポンプ３の目標回転数を算出し、算出された目標回転数になるようにポンプ３の回転数を制御する冷却液流量制御手段１５と、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８により検出された車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇに従って冷却液の循環異常診断に用いる診断圧力閾値を補正する診断圧力閾値補正手段１９と、冷却液流量制御手段１５により算出されたポンプ３の目標回転数と診断圧力閾値補正手段１９により補正された診断圧力閾値に基づいて冷却液の循環異常を診断する冷却液循環異常診断手段２０とを有する制御系を備える。なお、この実施形態では、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８は、重力センサにより構成されている。
【００１４】
このような構成を有する燃料電池システムでは、上記制御系が以下に示す循環異常診断処理することにより、ポンプ３の消費電力を高くしたり、ポンプ３の耐久寿命を短くしたりすることなく、冷却液の循環異常が生じたと誤診断することを防止する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、循環異常診断処理を実行する際の制御系の動作について説明する。
【００１５】
〔循環異常診断処理〕
図２に示すフローチャートは、燃料電池システムが起動されるのに応じて開始となり、循環異常診断処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１６】
ステップＳ１の処理では、冷却液目標流量生成手段１３が、燃料電池１の取出電力に従って冷却液の目標流量を算出し、算出した目標流量の情報を冷却液流量制御手段１５に入力する。一般に、燃料電池の発熱量は取出電力の増加に従って大きくなる。従って、この実施形態では、冷却液目標流量生成手段１３は、燃料電池１の出入口温度差の上昇を抑制すると同時に、ラジエータ５の放熱特性を良くするために、燃料電池１の取出電力（目標出力）の増加に従って目標流量が増加するマップを参照して取出電力に応じて冷却液の目標流量を決定する。なお、冷却液目標流量生成手段１３は、ポンプ３の消費電力を節約するために、燃料電池１の取出電力が小さい時には目標流量を小さく設定することが望ましい。これにより、このステップＳ１の処理は完了し、この診断処理はステップＳ１の処理からステップＳ２の処理に進む。
【００１７】
ステップＳ２の処理では、冷却液流量制御手段１５が、冷却液目標流量生成手段１３から入力された目標流量に対応するポンプ３の目標ポンプ回転数を算出し、算出した目標ポンプ回転数になるようにポンプ３の回転数を制御する。また、冷却液流量制御手段１５は、算出した目標回転数の情報を冷却液循環異常診断手段２０に入力する。なお、この実施形態では、冷却液流量制御手段１５は、ポンプ３の特性と冷却液循環経路圧力損失から予測、又は実測することにより作成された目標流量と目標ポンプ回転数の関係を示すマップを記憶し、このマップを参照して目標流量に応じて目標ポンプ回転数を決定する。但し、冷却液循環経路圧力損失は三方弁４の開度に応じて変化し、この結果、冷却液の流量特性は変化する。従って、冷却液流量制御手段１５は、精度の高い制御を行うために、上記マップと三方弁４の開度の双方を参照して目標ポンプ回転数を算出することが望ましい。これにより、このステップＳ２の処理は完了し、この診断処理はステップＳ２の処理からステップＳ３の処理に進む。
【００１８】
ステップＳ３の処理では、冷却液循環異常診断手段２０が、目標回転数と診断圧力閾値の関係を示すマップを参照して冷却液流量制御手段１５から入力された目標回転数に対応する診断圧力閾値を設定する。なお、冷却液循環異常診断手段２０は、ポンプ３の駆動電力や冷却液の目標流量に従って診断圧力閾値を設定してもよい。また、冷却液循環異常診断手段２０は、冷却液の最低流量時の診断圧力閾値を固定値として利用してもよい。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、この診断処理はステップＳ３の処理からステップＳ４の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ４の処理では、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８がそれぞれ、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇを検出し、検出された値を診断圧力閾値補正手段１９に入力する。そして、診断圧力閾値補正手段１９は、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇと補正値の関係を示すマップを参照して検出された値に対応する診断圧力閾値の補正値を読み出す。なお、診断圧力閾値補正手段１９が参照するマップは、車両前後Ｇに対する冷却液の圧力変動，車両横Ｇに対する冷却液の圧力変動，及び車両上下Ｇに対する冷却液の圧力変動を測定し、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇに応じた冷却液の圧力変動量を記録することにより作成することができる。これにより、このステップＳ４の処理は完了し、この診断処理はステップＳ４の処理からステップＳ５の処理に進む。
【００２０】
ステップＳ５の処理では、診断圧力閾値補正手段１９が、ステップＳ３の処理により設定された診断圧力閾値をステップＳ４の処理により読み出された補正値で補正し、補正された診断圧力閾値を診断処理に用いる診断圧力閾値として冷却液循環異常診断手段２０に入力する。これにより、このステップＳ５の処理は完了し、この診断処理はステップＳ５の処理からステップＳ６の処理に進む。
【００２１】
ステップＳ６の処理では、冷却液循環異常診断手段２０が、圧力センサ１１により検出された冷却液の圧力値が診断圧力閾値以下であるか否かを判別する。そして、判別の結果、冷却液の圧力値が診断圧力閾値以下でない場合、冷却液循環異常診断手段２０は、冷却液の循環異常は発生していないと診断し、診断処理を再びステップＳ１の処理に戻す。一方、冷却液の圧力値が診断圧力閾値以下である場合には、冷却液循環異常診断手段２０は、ステップＳ７の処理として冷却液の循環異常が発生していると判断し、出力制限等の異常制御を行った後、診断処理を再びステップＳ１の処理に戻す。
【００２２】
一般に、燃料電池に循環される冷却液の圧力は、流量が一定な状態であっても、図３に示すように、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇによって変動する。この原因は、図４に示すように燃料電池１が車両の床下に配置されている場合、車両の加減速時には、燃料電池１からラジエータ５までの配管中の冷却液が燃料電池１側へ押されて、燃料電池１に掛かる冷却液の圧力が上昇するためである。また、左カーブ走行時には、車両横Ｇの影響によって配管中の冷却液が車両進行方向右側に押され、燃料電池１の冷却液配管接続口が車両進行方向右側にある場合、燃料電池１に掛かる冷却液の圧力が上昇するためである。また、通常、燃料電池１には重力の影響によって冷却液のヘッド圧が掛かっているが、上り坂から下り坂に変わる際には、重力方向に負の重力加速度が発生してヘッド圧が小さくなるために、燃料電池１に掛かる冷却液の圧力が減少するためである。なお、重力加速度と冷却液の圧力変動の関係は、燃料電池と冷却液配管のレイアウトに応じて変化する。
【００２３】
このため、従来までの燃料電池システムによれば、冷却液の圧力が上記要因によって変動したのにも係わらず、冷却液の圧力が診断圧力閾値より低くなるのに応じて、冷却液の循環異常が生じたと誤診断することがある。なお、このような問題を解決するために、冷却液の圧力が診断圧力閾値より高くなるようにする方法も考えられるが、この方法によれば、循環異常の誤診断を防止することはできるようになるが、燃料電池に冷却液を循環させるポンプの消費電力が高くなり、ポンプの耐久寿命が短くなってしまう。
【００２４】
これに対して、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムによれば、上述の通り、圧力センサ１１が、燃料電池１に循環される冷却液の圧力を検出し、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８がそれぞれ、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇを検出し、診断圧力閾値補正手段１９が、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇに応じて診断圧力閾値を補正し、冷却液循環異常診断手段２０が、圧力センサ１１により検出された冷却液の圧力と診断圧力閾値補正手段１９によって補正された診断圧力閾値とを比較することにより冷却液が正常に循環しているか否かを診断する。すなわち、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両に対する車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇに応じて冷却液の循環異常診断の際に用いる診断圧力閾値を補正する。
【００２５】
従って、本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇによって冷却液の圧力が変動したのにも係わらず、冷却液が診断圧力閾値より低くなることによって、冷却液の循環異常が生じたと誤診断することを防止できる。また、冷却液の最低流量を大きく設定して冷却液の圧力が診断圧力閾値より高くなるようにする必要がないので、ポンプ３の消費電力が高くなり、ポンプ３の耐久寿命が短くなることを防止できる。
【００２６】
なお、この実施形態では、車両に対する車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇに応じて冷却液の循環異常診断の際に用いる診断圧力閾値を補正したが、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇのうちの少なくとも一つに応じて冷却液の循環異常診断の際に用いる診断圧力閾値を補正してもよい。
【実施例２】
【００２７】
〔燃料電池システムの構成〕
次に、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、この第２の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れは、第１の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れと同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００２８】
本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムは、図５に示すように、第１の実施形態となる燃料電池システムの構成に加えて、車速検出手段２１と操舵角検出手段２２を備える。そこで以下では、車速検出手段２１と操舵角検出手段２２の構成についてのみ説明し、それ以外の構成要素の説明は省略する。
【００２９】
車速検出手段２１は、燃料電池システムが搭載されている車両の速度（車速）Ｖを検出し、検出された車速Ｖを車両前後Ｇ検出手段１６及び車両横Ｇ検出手段１７に入力する。操舵角検出手段２１は、車両の操舵角φを検出し、検出された操舵角φを車両横Ｇ検出手段１７に入力する。そして、車両前後Ｇ検出手段１６は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖの差分値を用いて車両前後Ｇを演算する。また、車両横Ｇ検出手段１７は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖと操舵角検出手段２１により検出された車両の操舵角φとを用いて以下のようにして車両横Ｇを演算する。
【００３０】
一般に、車両横Ｇは、図６に示すコーナリングフォースＦｆ，Ｆｒ（Ｆｆ：前輪１輪，Ｆｒ：後輪１輪）と車両重量Ｍによって以下に示す数式１のように表される。
【数１】
2006101572.tif 000003
【００３１】
また、コーナリングフォースＦｆ，Ｆｒ、コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒ（Ｋｆ：前輪１輪，Ｋｒ：後輪１輪）、横滑り角β（図６参照）、及びタイヤの実舵角δ（図６参照）は、以下に示す数式２のような関係下にある。
【数２】
2006101572.tif 000004
【００３２】
また、コーナリングパワーＫｆ，Ｋｒは、タイヤの大きさ，内圧，タイヤに掛かる荷重によって決まる定数であり、横滑り角βとタイヤの実舵角δはそれぞれ以下に示す数式３，数式４のように表される。
【数３】
2006101572.tif 000005
【数４】
2006101572.tif 000006
【００３３】
なお、図６に示すように、数式３中のＡはスタビリティファクタ、Ｌはホイールスペース（Ｌｆは車両の重心から前側、Ｌｒは後ろ側）、Ｎはオーバーオールステアリングレシオを示し、それぞれ定数となっている。
【００３４】
従って、車両横Ｇ検出手段１７は、数式３，４を数式２に代入した後、数式２を数式１に代入することにより、操舵角φと車速Ｖから車両横Ｇを演算することができる。なお、車両横Ｇ検出手段１７は、操舵角φ，車速Ｖ，及び車両横Ｇの関係を予め演算、若しくは実測することにより、操舵角と車速を入力、車両横Ｇを出力とするマップを形成し、このマップを参照して車両横Ｇを演算するようにしてもよい。
【００３５】
以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両前後Ｇ検出手段１６は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖの差分値を用いて車両前後Ｇを演算するので、重力センサを用いることなく車両前後Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。
【００３６】
また、本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両横Ｇ検出手段１７は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖと操舵角検出手段２２により検出された車両の操舵角φとを用いて車両横Ｇを演算するので、重力センサを用いることなく車両横Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３７】
〔燃料電池システムの構成〕
次に、本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、この第２の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れは、第１の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れと同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００３８】
本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムは、図７に示すように、第２の実施形態となる燃料電池システムにおける操舵角検出手段２２が車輪速検出手段２３に置き換わった構成となっている。そこで以下では、車輪速検出手段２３の構成についてのみ説明する。
【００３９】
車輪速検出手段２３は、車両の左右の車輪速度Ｖｌ，Ｖｒを検出し、検出された車輪速度Ｖｌ，Ｖｒを車両横Ｇ検出手段１７に入力する。そして、車両横Ｇ検出手段１７は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖと車輪速検出手段２３により検出された車輪速度Ｖｌ，Ｖｒとを用いて以下のようにして車両横Ｇを演算する。
【００４０】
一般に、車両が走行している道路の曲率Ｒは、車両の左右の車輪速度Ｖｌ，Ｖｒ，トレッドＴ，及び車速Ｖ（駆動軸の回転から検出されるもの、又は左右の車輪速度の平均値）によって以下に示す数式５のように表される。
【数５】
2006101572.tif 000007
【００４１】
さらに、車両が走行している道路の曲率Ｒは、タイヤの実舵角δ，スタビリティファクタＡ，及びホイールスペースＬを用いて以下に示す数式６のようにも表すこともできる。
【数６】
2006101572.tif 000008
【００４２】
従って、数式５，６を用いることにより、タイヤの実舵角δは、左右の車輪速度Ｖｌ，Ｖｒと車速Ｖを用いて以下に示す数式７のように表すことができる。そこで、この実施形態では、車両横Ｇ検出手段１７は、数式３，７を数式２に代入した後、数式２を数式１に代入することにより車両横Ｇを演算する。
【数７】
2006101572.tif 000009
【００４３】
以上の説明から明らかなように、本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両横Ｇ検出手段１７は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖと車輪速検出手段２３により検出された車両の左右の車輪速度Ｖｌ，Ｖｒの差分値とを用いて車両横Ｇを演算するので、重力センサを用いることなく車両横Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。
【実施例４】
【００４４】
〔燃料電池システムの構成〕
次に、本発明の第４の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。
【００４５】
本発明の第４の実施形態となる燃料電池システムは、図８に示すように、診断圧力閾値補正手段１９が設けられていない点が本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの構成と異なる。そして、このような構成を有する燃料電池システムでは、制御系が以下に示す循環異常診断処理することにより、ポンプ３の消費電力を高くすることなく、且つ、ポンプ３の耐久寿命を短くすることなく、冷却液の循環異常が生じたと誤診断することを防止する。以下、図９に示すフローチャートを参照して、循環異常診断処理を実行する際の制御系の動作について説明する。
【００４６】
〔循環異常診断処理〕
図９に示すフローチャートは、燃料電池システムが起動されるのに応じて開始となり、循環異常診断処理はステップＳ１１の処理に進む。
【００４７】
ステップＳ１１の処理では、車速検出手段２１が、車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを車両前後Ｇ検出手段１６及び車両横Ｇ検出手段１７に入力する。これにより、このステップＳ１１の処理は完了し、この診断処理はステップＳ１１の処理からステップＳ１２の処理に進む。
【００４８】
ステップＳ１２の処理では、車輪速検出手段２３が、車両の左右の車輪速度Ｖｌ，Ｖｒを検出し、検出された車輪速度Ｖｌ，Ｖｒを車両横Ｇ検出手段１７に入力する。これにより、このステップＳ１２の処理は完了し、この診断処理はステップＳ１２の処理からステップＳ１３の処理に進む。
【００４９】
ステップＳ１３の処理では、車両前後Ｇ検出手段１６が、車速検出手段２１から入力された車速Ｖを用いて車両前後Ｇを演算し、演算された車両前後Ｇの値を冷却液循環異常診断手段２０に入力する。これにより、このステップＳ１３の処理は完了し、この診断処理はステップＳ１３の処理からステップＳ１４の処理に進む。
【００５０】
ステップＳ１４の処理では、車両横Ｇ検出手段１７が、車速検出手段２１及び車輪速検出手段２３から入力された車速Ｖ及び車輪速度Ｖｌ，Ｖｒを用いて車両横Ｇを演算し、演算された車両横Ｇの値を冷却液循環異常診断手段２０に入力する。これにより、このステップＳ１４の処理は完了し、この診断処理はステップＳ１４の処理からステップＳ１５の処理に進む。
【００５１】
ステップＳ１５の処理では、車両上下Ｇ検出手段１８が、車両上下Ｇを検出し、検出された車両上下Ｇの値を冷却液循環異常診断手段２０に入力する。これにより、このステップＳ１５の処理は完了し、この診断処理はステップＳ１５の処理からステップＳ１６の処理に進む。
【００５２】
ステップＳ１６の処理では、冷却液循環異常診断手段２０が、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８から入力された車両前後Ｇ，車両横Ｇ，車両上下Ｇの中で所定値以下のものがあるか否かを判別する。そして、判別の結果、入力された車両前後Ｇ，車両横Ｇ，車両上下Ｇの中で所定値以下のものがない場合、冷却液循環異常診断手段２０は、冷却液の循環異常は発生していないと診断し、再びステップＳ１１の処理に戻る。一方、入力された車両前後Ｇ，車両横Ｇ，車両上下Ｇの中で所定値以下のものがある場合には、冷却液循環異常診断手段２０は、ステップＳ１７の処理として冷却液の異常診断を所定時間中断した後、診断処理を再びステップＳ１１の処理に戻す。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、本発明の第４の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，車両上下Ｇの中で所定値以下のものがある場合、冷却液循環異常診断手段２０が、冷却液の異常診断を中断するので、車両前後Ｇ，車両横Ｇ，及び車両上下Ｇによって冷却液の圧力が変動したのにも係わらず、冷却液が診断圧力閾値より低くなることによって、冷却液の循環異常が生じたと誤診断することを防止できる。
【実施例５】
【００５４】
〔燃料電池システムの構成〕
次に、本発明の第５の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、この第５の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れは、第４の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れと同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００５５】
本発明の第５の実施形態となる燃料電池システムは、図１０に示すように、第５の実施形態となる燃料電池システムの構成に加えて、駆動モータ電流検出手段２４を備える。そこで以下では、駆動モータ電流検出手段２４の構成についてのみ説明し、それ以外の構成要素の説明は省略する。
【００５６】
駆動モータ電流検出手段２４は、電流センサを用いて車両駆動モータに流れる電流（又は目標電流や目標ネット電力）を検出し、検出された電流値を車両前後Ｇ検出手段１６に入力する。そして、車両前後Ｇ検出手段１６は、図１１に示すような駆動モータ電流毎の車速Ｖと車両前後Ｇの関係を示すマップを参照して、車速検出手段２１により検出された車速Ｖと駆動モータ電流検出手段２４により検出された電流値とから車両前後Ｇを推定する。なお、一般に、車両前後Ｇは、駆動モータ電流と車速によって決まる。これは、車両前後Ｇは、通常、駆動モータ電流に応じた駆動軸トルク、空気抵抗等の走行抵抗、及び車両質量から決まるが、駆動モータ電流値が同じである場合には、車速が速い程空気抵抗が大きくなり、車両前後Ｇが得られなくなるためである。また、駆動モータが高回転で動作する場合には、駆動軸トルクは小さくなり、車両前後Ｇが得られなくなるためである。
【００５７】
以上の説明から明らかなように、本発明の第５の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両前後Ｇ検出手段１６は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖと駆動モータ電流検出手段２４により検出された車両駆動モータの電流値とから車両前後Ｇを推定するので、重力センサを用いることなく車両前後Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。また、車両駆動モータの目標電流値を用いて車両前後Ｇを推定した場合には、これから車両に発生する車両前後Ｇを推定することができるので、診断圧力閾値を前もって補正し、誤診断を防止することができる。
【実施例６】
【００５８】
〔燃料電池システムの構成〕
最後に、本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムの構成について説明する。なお、この第６の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れは、第４の実施形態となる燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れと同じであるので、以下ではその説明を省略する。
【００５９】
本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムでは、図１２に示すように、車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８の入力側の構成が第４の実施形態となる燃料電池システムにおけるそれと異なる。そこで、以下では車両前後Ｇ検出手段１６，車両横Ｇ検出手段１７，及び車両上下Ｇ検出手段１８の入力側の構成についてのみ説明し、その他の構成についての説明は省略する。
【００６０】
車両前後Ｇ検出手段１６の入力側には、ブレーキＳＷ２５，アクセル開度検出手段２６，及びブレーキ液圧検出手段２７が接続され、ブレーキＳＷ２５は、車両のブレーキペダルが踏まれるのに応じて制御信号を車両前後Ｇ検出手段１６に入力する。アクセル開度検出手段２６は、車両のアクセルペダルの開度を検出し、検出されたアクセル開度を車両前後Ｇ検出手段１６に入力する。ブレーキ液圧検出手段２７は、圧力センサを用いてブレーキの液圧を検出し、検出されたブレーキ液圧を車両前後Ｇ検出手段１６に入力する。そして、車両前後Ｇ検出手段１６は、アクセル開度検出手段２６により検出された車両のアクセル開度から車両前後Ｇを推定する。また、ブレーキＳＷ２５から制御信号が入力された場合には、車両前後Ｇ検出手段１６は、ブレーキ液圧検出手段２７により検出された車両のブレーキ液圧から車両前後Ｇを推定する。
【００６１】
車両横Ｇ検出手段１７の入力側には、車速検出手段２１とナビ情報カーブ曲率検出手段２８が接続されている。車速検出手段２１は、車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを車両横Ｇ検出手段１７に入力する。ナビ情報カーブ曲率検出手段２８は、ナビゲーション装置を介して車両が走行中の道路、又は車両前方の道路の曲率Ｒを検出し、検出された曲率を車両横Ｇ検出手段１７に入力する。そして、車両横Ｇ検出手段１７は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖとナビ情報カーブ曲率検出手段２８により検出された曲率Ｒを用いて車両横Ｇを推定する。
【００６２】
車両上下Ｇ検出手段１８の入力側には、車速検出手段２１とナビ情報勾配路検出手段２９が接続されている。ナビ情報勾配路検出手段２９は、ナビゲーション装置を介して車両が走行中の道路、又は車両前方の道路における勾配の変わり目（傾斜角変化）を検出し、検出された勾配の変わり目を車両上下Ｇ検出手段１８に入力する。そして、車両上下Ｇ検出手段１８は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖとナビ情報勾配路検出手段２９により検出された勾配の変わり目から車両横Ｇを推定する。
【００６３】
以上の説明から明らかなように、本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両前後Ｇ検出手段１６は、アクセル開度検出手段２６により検出された車両のアクセル開度から車両前後Ｇを推定するので、重力センサを用いることなく車両前後Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。また、これから車両に発生する車両前後Ｇを推定することができるので、診断圧力閾値を前もって補正し、誤診断を防止することができる。
【００６４】
また、本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムによれば、ブレーキＳＷ２５から制御信号が入力された場合には、車両前後Ｇ検出手段１６は、ブレーキ液圧検出手段２７により検出された車両のブレーキ液圧から車両前後Ｇを推定するので、重力センサを用いることなく車両前後Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。また、これから車両に発生する車両前後Ｇを推定することができるので、診断圧力閾値を前もって補正し、誤診断を防止することができる。
【００６５】
また、本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両横Ｇ検出手段１７は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖとナビ情報カーブ曲率検出手段２８により検出された曲率Ｒを用いて車両横Ｇを推定するので、重力センサを用いることなく車両横Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。また、車両前方の道路の曲率Ｒを用いて車両横Ｇを推定した場合には、これから車両に発生する車両横Ｇを推定することができるので、診断圧力閾値を前もって補正し、誤診断を防止することができる。
【００６６】
また、本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムによれば、車両上下Ｇ検出手段１８は、車速検出手段２１により検出された車速Ｖとナビ情報勾配路検出手段２９により検出された勾配の変わり目から車両横Ｇを推定するので、重力センサを用いることなく車両上下Ｇを検出し、第１の実施形態となる燃料電池システムと同様の技術的効果を得ることができる。また、車両前方の道路の勾配の変わり目を用いて車両上下Ｇを推定した場合には、これから車両に発生する車両上下Ｇを推定することができるので、診断圧力閾値を前もって補正し、誤診断を防止することができる。
【００６７】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れを示すフローチャート図である。
【図３】車両前後方向の重力加速度，車両横方向の重力加速度，及び車両上下方向の重力加速度によって燃料電池の冷却液圧力が変動する様子を示す図である。
【図４】車両前後方向の重力加速度，車両横方向の重力加速度，及び車両上下方向の重力加速度によって燃料電池の冷却液圧力が変動する理由を説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図６】車両の速度と操舵角を用いて車両横方向の重力加速度を算出する方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第３の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図９】図８に示す燃料電池システムにおける循環異常診断処理の流れを示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【図１１】車両の速度と車両駆動モータの電流値に応じた車両前後方向の重力加速度の変化を示す図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態となる燃料電池システムの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
１：燃料電池
３：ポンプ
４：三方弁
５：ラジエータ
１１：圧力センサ
１２：温度センサ
１３：冷却液目標流量生成手段
１４：三方弁制御手段
１５：冷却液流量制御手段
１６：車両前後Ｇ検出手段
１７：車両横Ｇ検出手段
１８：車両上下Ｇ検出手段
１９：診断圧力閾値補正手段
２０：冷却液循環異常診断手段
２１：車速検出手段
２２：操舵角検出手段
２３：車輪速検出手段
２４：駆動モータ電流検出手段
２５：ブレーキＳＷ
２６：アクセル開度検出手段
２７：ブレーキ液圧検出手段
２８：ナビ情報カーブ曲率検出手段
２９：ナビ情報勾配路検出手段
【図１】
2006101572.tif 000010
【図２】
2006101572.tif 000011
【図３】
2006101572.tif 000012
【図４】
2006101572.tif 000013
【図５】
2006101572.tif 000014
【図６】
2006101572.tif 000015
【図７】
2006101572.tif 000016
【図８】
2006101572.tif 000017
【図９】
2006101572.tif 000018
【図１０】
2006101572.tif 000019
【図１１】
2006101572.tif 000020
【図１２】
2006101572.tif 000021